DE2528090C2 - Mehrphasen-Stoßspannungsunterdrücker - Google Patents

Description

a) der Widerstandskörper hat die Form einer Scheibe (10) mit einem Paar einander gegenüberliegender Flächen,

b) alle mit den Zuleitungen (21,22,23,24) versehenen Einzelelektroden (17, 18, 19, 20) sind auf einer der beiden Flächen angeordnet, während sich die gemeinsame Elek'rode (25), die keine Zuleitung aufweist, auf der anderen der beiden Flächen befindet.

c) alle Einzelelektroden (17, 18, 19, 20) sind voneinander durch Kerben (11, 12) getrennt, die sich in die Dicke der Scheibe (10) hinein erstrekken,

d) jede der Kerben (11, 12) weist zwei seitliche 2s Kanten (Ha, 1 lc^und eine von diesen begrenzte Bodenfläche (Wb) auf, wobei die aus der Länge der beiden Kanten (Ha, Hr^ und der Bodenflä che (lib) resultierende Gesamtlänge mindestens doppelt so groß ist wie die Dicke der Scheibe (10).

2. Stoßspannungsunterdrücker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Länge der beiden Kanten (Ha, lic,)und der Bodenfläche (Ub) resultierende Gesamtlänge größer ist als das 2,3fache der Dicke der Scheibe (10).

3. Stoßspannungsunterdrücker nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Anord nung mit einem Umhüllungsmaterial (36) umgeben ist, aus der lediglich die Zuleitungen (21, 22, 23, 24) herausgeführt sind.

4. Stoßspannungsunterdrücker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Kerben (11, 12) in kreuzförmiger Konfiguration angeordnet sind und daß vier der Elektroden (17,18,19,20) zwischen den Kerben angeordnet sind, um einen polykristallinen Varistor mit vier Anschlüssen zu bilden.

5. Stoßspannungsunterdrücker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Umhüllungsmaterial (26) auch die Kerben (11,12) ausfüllt.

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u\t Erfindung betrifft einen Mehrphasen-Stoßspannungsunterdrücker mit einem Widerstandskörper aus polykristallinem Varistormaterial, mit einer Vielzahl von mit Zuleitungen versehenen Einzelelektroden, mit einer gemeinsamen Elektrode, die auf einer anderen to Flache des Widerstandskörpers angeordnet ist.

Ein Mehrphasen-Stoßspannungsunterdrücker der vorgenannten Art ist in der US-PS 36 93 053 beschrieben, bei dem der Widerstandskörper aus polykristallinem Varistormaterial mit einer Vielzahl von Vorsprün- t>5 gen versehen ist und an der Hauptfläche jedes Vorsprunges eine Elektrode angebracht ist.

In der US-PS 37 42 419 ist ein Metalloxid-Varistor beschrieben, bei dem die Elektroden auf der einen Oberfläche, die über eine Elektrode hinausgehen, der Überwachung der Temperatur des Varistorkörpers dienen.

In der US-PS 31 95 091 ist ein Eingabeelement für logische Schaltungen beschrieben, das einen nicht-linearen Widerstand aufweist.

In der US-PS 25 01 322 ist eine Einkapselung für einen Stoßspannungsunterdrücker beschrieben, doch handelt es sich bei dem Stoßspannurigsuntcrdrückcr nach dieser US-PS nicht um einen Mehrphasen· Stoßspannungsunterdrücker.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Mehrphasen-Stoßspannungsunterdrücker der eingangs genannten Art zu schaffen, der mit den für die Herstellung von Varistoren mit zwei Anschlüssen üblichen Produktionseinrichtungen und damit billig hergestellt werden kann, ohne daß Oberflächenströme auftreten, und der leicht in elektrische Geräte eingebaut werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die fol genden Merkmale gelöst:

a) der Widerstandskörper hat die Form einer Scheibe m>t einem Paar einander gegenüberliegender Flächen,

b) alle mit den Zuleitungen versehenen Einzelelektroden sind auf einer der beiden Flächen angeordnet, während sich die gemeinsame Elektrode die keine Zuleitung aufweist, auf der anderen der beiden Flächen befindet,

c) alle Einzelelektroden sind voneinander durch Kerben getrennt, die sich in die Dicke der Scheibe hinein erstrecken,

d) jede der Kerben weist zwei seitliche Kanten und eine von diesen begrenzte Bodenfläche auf, wobei die aus der Länge der beiden Kanten und der Bodenfläche resultierende Gesamtlänge mindestens doppelt so groß ist wie die Dicke der Scheibe.

Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Mehrphasen-Stoßspannungsunterdrückers finden sich in den Unteransprüchen.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Mehrphasen-Stoßspannungsunterdrükkers unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht des Stoßspannungsunterdrükkers nach Fig. 1, die zusätzlich Umhüllungsmaterial im Querschnitt zeigt.

Der in Fig. 1 gezeigte Stoßspannungsunterdrücker umfaßt eine Scheibe 10 aus polykristallinem Varistormaterial, welche die Kerben 11 und 12 aufweist, die sich von einer Oberfläche der Scheibe 10 in einen Teil der Dicke hinein erstrecken. Die Kerben 11 und 12 können durch Schneiden der fertig gesinterten Scheibe gebildet werden oder man kann sie bereits beim Pressen der Scheibe 10 bilden, indem man einen Stempel verwendet, der einen kreuzförmigen Vorsprung aufweist. Das Schneiden der Kerben wird im Falle großer Elemente für hohe Energie bevorzugt. Im Falle kleiner Elemente ist das Pressen der Kerben 11 und 12 wirtschaftlicher für eine Produktion in großen Stückzahlen. Aber selbst im Falle kleiner Elemente für geringe Energie kann das Bilden der Kerben 11 und 12 durch Schneiden wirtschaftlich vorteilhaft sein, wenn nur geringe Stückzahlen hergestellt werden sollen. In diesem Falle kann ein Teil der zur Herstellung von Varistoren mit zwei An-

Schlüssen gepreßten Scheiben zur Herstellung geringer Mengen von Mehrphasen-Stoßspannungsunterdrükkern durch Schneiden mit den Kerben versehen werden.

Die Kerben 11 und 12 begrenzen die Erhebungen 13, 14, 15 und 16 dazwischen. Die Erhebungen 13, 14, 15 bzw. 16 weisen die Elektroden 17, 18, 59 bzw. 20 auf. Diese Elektroden können z. B. durch Bepinseln, elektrolytisches Aufbringen, Aufsprühen oder Bedrucken mit einem elektrisch leitenden Material auf die oberen Oberflächen der Erhebungen aufgebracht werden. J^de Elektrode is*, mit einer elektrischen Zuleitung 21,22,23 bzw. 24 versehen, die vorteilhafterweise durch Löten angebracht wird.

Die Kerben 11 und 12 erhöhen die elektrische Isolation zwischen den Elektroden 17,18,19 und 20 über die Fläche der Scheibe 10. Unter normalen stationären Betriebsbedingungen ist der Widerstand des Varistormaterials sehr hoch, und zwar in der Größenordnung von Tausenden von Megaohm, und es fließt im wesentlichen kein Strom zwischen den Elektroden durch die Scheibe 10. Wird die angeiegte Spannung jedoch durch eine Stoßspannung überstiegen, dann zeigt das Varistormaterial einen sehr geringen Widerstand in der Größenordnung eines Bruchteils eines Ohms, und die Stoßenergie wird durch das Varistormaterial umgeleitet, um den Stromkreis zu schützen, mit dem der Stoßspannungsunterdrüucer verbunden ist. Die Spannung des Elementes — auch Varistorspannung genannt — bei der ein solcher Widcrstandsabfall stattfindet, ist eine Funktion der Zusammensetzung des Varistormaterials und des Ab-Standes zwischen den Elektroden. Die Kerben 11 und 12 dienen zur Sicherung der Leitung des Stromes durch die Hauptmasse der Scheibe 10 unter weitgehender Vermeidung eines Oberflächenstromes zwischen den Elektroden.

Die Seitenansicht der F i g. 2 des Stoßspannungsunterdrückers der Fig. 1 zeigt die Scheibe 10, die Erhebungen 15 und 16 mit der Kerbe 11 dazwischen und die Elektroden i3 und 20 auf den genannten Erhebungen. Weiter zeigt die F i g. 2 die Elektrode 25, die an der gegenüberliegenden nicht-gekerbten Fläche der Scheibe 10 angebracht ist, und weiter illustriert die F i g. 2 die Funktion der Kerbe 11 zur Verhinderung eines leitenden Oberflächenpfades zwischen den Elektroden 19 und 20. Die Kerbe 11 weist die seitlichen Kanten 11a und lic sowie die Bodenfläche 11 b auf. Da die Varistorspannung eine Funktion des Abstandes zwischen den Elektroden ist und da bei einer Spannung parallel zum Stoßspannungsunterdrücker, die geringer ist als die Varistorspannung, kein Strom in einen Varistor fließen wird, sind die Abmessungen der Kerbe 11 so ausgewählt, daß der Oberflächenleitpfad zwischen den Elektroden 19 und 20 so lang ist. daß er eine höhere Spannung benötigen würde, damit Strom an der Oberfläche fließt, als für die Stromleitung durch die Masse des Varistors erforderlich ist.

So ist z. B. bei einem Mehrphasen-Stoßspannungsunterdrücker gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in einem elektrischen Dreiphasenstromkreis mit vier Anschlüssen die aus der Länge der beiden Kan- wi ten 11 a und 11 c und der Bodenfiäche 11 b resultierende Gesamtlänge gleich oder größer als die 2,3fache Dicke der Scheibe 10. Tritt also eine Spannungsspitze zwischen den Elektroden 19 und 20 auf, die die Varistorspannung übersteigt, und es existiert ein Leitungspfad b5 von der Elektrode 19 durch die Dicke der Scheibe 10 zur Elektrode 25 sowie durch die Dicke der Scheibe 10 zur Elektrode 20, dann fließt der Strom bevorzugter auf den vorgenannten Wegen als auf einen; Leitungspfad zwischen den Elektroden 19 und 20 über die Oberfläche des Elementes.

Die Fig.2 illustriert auch die Einhüllung des Mehrphasen-Stoßspannungsunterdrückers gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Kunststoffmaterial 26. Die elektrischen Zuleitungen 23 und 24 durchdringen das Umhüllungsmaterial 26 und sind zum Anschließen an einen elektrischen Stromkreis, der geschützt werden soll, verfügbar. Das Umhüllungsmaterial 26 dient der üblichen mechanischen Schutzfunktian des Elementes der vorliegenden Erfindung, und sie dient weiter dazu, einen unbeabsichtigten elektrischen Kontakt mit der Elektrode 25 zu verhindern. Die Anwendung des Umhüllungsmaterials 26 vereinfacht weiter den Einbau des Mehrphasen-Stoßspannungsunterdrückers nach der vorliegenden Erfindung in einer elektrischen Vorrichtung, da die Notwendigkeit besonderer Vorsichtsmaßnahmen vermieden wird, um sicherzustellen, daß kein elektrischer Kontakt zur Elektrode 25 hergestellt wird. Die Funktion der Elektrode 25 bei dem Stoßspannungsunterdrücker nach der vorliegenden Erfindung ist es, die Varistorspannung des Elementes festzulegen, wie sie durch die doppelte Dicke der Scheibe bestimmt ist und um sicherzustellen, daß der Leitungspfad durch den Varistor, der durch die Hauptmasse ist. Dieser Leitungspfad umfaßt z. B. bei der Ausführungsform der F i g. 2 die folgenden Teile:

die eine Zuleitung 24, die damit verbundene Elektrode 20, das Volumen der Scheibe 10 unterhalb der Elektrode 20, die Elektrode 25 auf der anderen Fläche der Scheibe 10, das Volumen der Scheibe unterhalb der Elektrode 19, die Elektrode 19 und die damit verbundene andere Zuleitung 23.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   ί. Mehrphasen-StoBspannungsunterdrücker mit einem Widerstandskörper aus polykristallinem Van- s stormaterial, mit einer Vielzahl von mit Zuleitungen versehenen Einzelelektroden, mit einer gemeinsamen Elektrode, die auf einer anderen Fläche des Widerstandskörpers angeordnet ist. gekennzeichnet durch folgende Merkmale: